Косвенный метод производства добавка комбинирования 3D-печать полимеров с помощью центробежного литья описано для изготовления стропильных металлов 3D октет (Al и Cu сплавов), имеющих длину элементарной ячейки 5 мм с толщиной стенки 0,5 мм.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Косвенный метод производства добавка комбинирования 3D-печать полимеров с помощью центробежного литья описано для изготовления стропильных металлов 3D октет (Al и Cu сплавов), имеющих длину элементарной ячейки 5 мм с толщиной стенки 0,5 мм.
Одним из типичных методов с целью изготовления 3D решетки металлов является процесс (АМ) с прямым металла добавка для производства, такими как селективная лазерная плавлении (ОДС) и электронно-лучевой плавки (EBM). Несмотря на потенциальную возможность обработки, прямой метод AM имеет ряд недостатков, таких как высокая стоимость, плохой отделки поверхности готовой продукции, ограничения в выборе материалов, высокой тепловой стресс и анизотропных свойств частей. Мы предлагаем экономически эффективный метод для производства 3D решетки металлов. Цель данного исследования заключается в предоставлении подробного протокола по изготовлению 3D - решетки металлов , имеющих сложную форму и тонкую толщину стенки; например, байтовые ферменной из сплава Al и Cu с длиной элементарной ячейки 5 мм и толщину стенок клетки 0,5 мм. Общая экспериментальная процедура разделена на восемь разделов: (а) 3D печати жертвенных узоров (б) в расплавленном состоянии отказа от вспомогательных материалов (с) удаление остатков вспомогательных материалов (d) образец assemblу (е) инвестиции (е) выгорание жертвенных узоров (г) центробежное литье (ч) после обработки для конечных продуктов. Предложенный метод непрямой АМ обеспечивает потенциал для производства ультралегкий решетки металлов;. , Например, решетчатые конструкции с алюминиевых сплавов. Оказывается, что параметры процесса должны быть надлежащим образом регулировать в зависимости от материалов и геометрии решетки, соблюдая конечные продукты октет стропильных металлов непрямым методом AM.
Клеточные металлы являются металлы, состоящие из взаимосвязанной сети твердых распорок или пластин и имеют сложные микроархитектурам с пустотами 1. Примеры включают в себя как I) случайным образом структурированные стохастические пенопластов и II) периодически упорядоченных двумерных (2D) сотов и трехмерные (3D решетчатые конструкции) решетки. Они получили внимание из - за их высокой удельной жесткости и прочности 1-3 и высокой удельной упругости 4-5, отличное поглощение энергии для ударной нагрузки 6, акустическая изоляция 7, возможно конструкции теплового рассеиватели и теплообменников 8. Тем более, периодически упорядоченные структуры решетки обладают потенциалом инженер свойствами, превосходящими свойства с возможностью контролировать внутреннюю геометрию пористой сети.
Из-за их сложной внутренней пористой геометрии сети, то трудно изготавливать клеточные металлов с использованием обычного отнимающий machininг. Как начали такие, ученые ищут альтернативные методы для изготовления клеточных металлов: формовочный газ в жидком металле или смешивание металлического порошка с пенообразователей были изучены для изготовления металлических форм стохастические 9. Из-за отсутствия контроля над топологией клеток, то трудно приспособить механические свойства. В качестве альтернативы, были исследованы способы получения периодически упорядоченных клеточных металлов: штамповка тонких листов металла в волнистую форму с последующим присоединения к ним , чтобы создать периодические структуры 10, склеивание с прорезями металлических листов 11, выдавливание 12, ткачества и сверкающие металлические нити для изготовления текстильных изделий 13. Даже если эти методы производства предлагают воспроизводимые модели, модели по-прежнему ограничены в направлении плоскости. В попытке генерировать 3D шаблон повторения, исследователи начали использовать аддитивное производство (AM), например, Selective Laser Melting (ОДС) 14, электронно - лучевой плавки (EBM) 15, и Direct-лазера металла Спекание (DMLS) 16. Несмотря на их способность изготовить 3D упорядоченный комплекс решетки геометрий, все еще существуют некоторые ограничения: трудности с использованием металлов с высокой теплопроводностью и высокой оптической отражательной способности 17, высокая тепловая остаточное напряжение 18, плохая отделка поверхности с "сальников" явления при взаимодействии лазерного излучения или электронного плавления 19, анизотропные свойства 20-21 частей , вызванных совместным действием наложенного производства, анизотропная формирования зерна, размера порошка, мощности и скорости сканирования лазерного или электронного пучка 15, высоким потреблением энергии и т.
Объединение полимера на основе АМ с литьем металла может обеспечить альтернативный способ изготовления решетки металлов. Можно назвать это "косвенную AM". Косвенное АМ может обеспечить решение для преодоления технических проблем прямой AM указанных выше металлов. Несколько попыток были маде для изготовления решетки металлов с помощью непрямого AM комбинируя 3D печать полимеров с силой тяжести на основе литья 22-25; например, литья по выплавляемым моделям в сочетании с моделирование методом наплавления (FDM) для изготовления решетки сплава 22-25 или песка литья в сочетании с порошком песка на основе АМ 23. Отливка на основе силы тяжести , как представляется , остается технический вызов для преодоления - misrun и пористость , вызванное внезапным отвердевания расплавленных металлов , когда они встречаются сетевые структуры с острыми углами решетки структурных форм 25-26. Относительно большая площадь поверхности решетки структурных форм также , как представляется , способствуют внезапного охлаждения, что приводит к преждевременному отвердевания 25-26.
В данном исследовании мы предлагаем альтернативный косвенную AM, который может преодолеть misrun при изготовлении решетки металлов - центробежное литье в полость пресс-формы решетки, сделанного 3D напечатаны решетки жертвенного рисунка полимера. Мы используем цифровыелегкая обработка (DLP) на основе метода 3D-печать для создания решетки структурной жертвенный узор с последующим центробежным литьем из алюминиевых сплавов и меди. Цель данного исследования заключается в предоставлении подробного протокола по изготовлению 3D-металлов решетки, имеющих сложную форму, и тонкую толщину стенки. Основной вклад этого процесса является предоставить возможность расширить выбор материалов с низкой стоимостью производства для изготовления решетки металлов.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Планирование эксперимента
2. Изготовление Жертвенный Pattern
3. Изготовление пресс-формы
4. Постобработка для конечных продуктов октета TRUSS металлов
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Использование производства косвенную присадок , описанных в разделе протокола, сплавы Al и Cu были использованы для изготовления октет стропильных металлов, как показано на рисунке 1 Процедура вся отливка приводится на рисунке 2 Процедура состоит из восьми разделов:.. (А) жертвенный печать шаблона (б) плавления из материала подложки (с) удаление остатков материала носителя (г) блока моделей (е) инвестиций (ж) выгорание жертвенных узоров (г) центробежное ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для обычного литья металла, важно , чтобы держать поток в расплавленный металл гладкий и обтекаемый в "ламинарного" в полости пресс - формы , а скорее избегать нерегулярные и возбужденный поток обычно наблюдается в турбулентном потоке 27. Соответственно, важно правильно спроектировать впуск литниковой системы, связанной с скоростью вращения центробежного рычага для поддержания потока расплавленного металла внутри полости пресс-формы решетки "ламинарного".
В это...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование получило поддержку от Исследовательского Initiation Гранта (РИГ) Вице-президент по исследованиям и экономического развития в Университете Северного Техаса (ЕНТ). Авторы также благодарят КЦМР Co. Ltd за частично поддержку этого исследования. Поддержка со стороны PACCAR технологического института в ЕНТ для успеха этой публикации очень ценится.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Моторизованная машина центробежного литья | Rey Моторизованная машина центробежного литья, Rey Industries Inc. | Сделано в США компанией Rey Industries, Inc. Даллас, Техас 75220 | |
| Гипсовый порошок | Satin Cast 20, FindingKing Kerr | 7960 | Гипсовый порошок используется для изготовления выплавляемой смеси |
| Ployjet 3D-принтер | Projet HD3500 Plus, 3D Systems | Этот 3D-принтер на основе полимера для печати жертвенного шаблона для литья. | |
| Материалы картриджей - УФ-отверждаемый и литейный акриловый пластик | VisiJet Procast, 3D Systems | Это литейный материал, который будет выгорать перед литьем | |
| Материалы картриджей - вспомогательный материал | VijiJet S300, 3D Systems | Это поддерживающий материал, который будет удален перед сборкой модели | |
| Древнее бронзовое литейное зерно | Rio Grande | 706051 | Это истинное бронзовое зерно не содержит цинка. Высокотекучий, он быстро плавится, отливает чисто и обеспечивает хороший баланс между прочностью и долговечностью. Теплый, темно-бронзовый цвет имеет насыщенные красные подтона, а сплав принимает хорошую патину.<бр/> Состав на 90% состоит из меди с небольшим количеством олова; вписывается в категорию CDA#90700. Это зерно продается в упаковках по 1 фунту. |
| Алюминиевая круглая проволока, катушка 1/8 дюйма, 1 фунт, мертвая мягкая | Rio Grande | 134700 | Легкая и прочная алюминиевая проволока является экономичным и универсальным выбором. Не такой ярко-белый, как серебро, алюминий имеет более теплый тон, очень похожий на оттенок платины. Паяйте ТОЛЬКО низкотемпературными припоями, такими как Stay-Brite; Подходит как для импульсно-дуговой, так и для лазерной сварки. Эта качественная алюминиевая проволока упакована в катушки весом 1 фунт. |
| Программное обеспечение для автоматизированного проектирования (Pro-e)Это | программное обеспечение может быть заменено другими, такими как Auto CAD, Catia и так далее. | ||
| ProJet Finisher 1-A | 3D Systems | Эта машина используется для расплавления материала подложки. | |
| 160 Вт 2,5 литра Цифровой ультразвуковой очиститель с таймером Нагревательные кольца Инструменты | Чикаго, Электрический, Электроинструменты | Емкость 85 унций, Пять циклов очистки: 90, 180, 280, 380 и 480 секунд, Очистка с нагревом или без него, Легко читаемый светодиодный цифровой таймер, Хорошо видимое окно | |
| Вентилятор | Honeywell Inc. | HT-800 | 120 В A.C., 60 Гц., 0,85 A. TP |
| Парафиновый воск для воскового листа - Modeler's Pink Wax Sheet, 3" на 6", 24-Ga. | Воск Rio Grande | 700075 | Sheet является гибким и может быть разрезан или придан любой форме. Это» идеально подходит для проектирования, так как вы можете рисовать или обводить непосредственно на листе; Выбирайте зеленый или розовый в зависимости от того, какой из них лучше всего покажет ваш дизайн. Высокие стандарты производства обеспечивают исключительную стабильность и значительную экономию цен. Ценность увеличивается за счет больших объемов упаковки по той же цене, что и меньшие упаковки, доступные в других местах. Каждая упаковка по 8 унций содержит примерно 30 листов. |
| Парафиновый воск для восковой палочки - Modeler's Medium Red Sprue Wax, 8-Ga | Rio Grande | 700741 | Податливый, более мягкий литниковый воск, чем твердый синий. Хорошо подходит для формовки ворот и литников и прожигается чисто без остатка. |
| Спиртовая лампа | Рио Гранде | 700008 | Используйте эту лампу для нагрева воскообрабатывающих инструментов или в качестве полировальной машины. Тяжелый стеклянный резервуар имеет граненые стенки, что позволяет наклонять его для наклона пламени. Регулировка винта для фитиля размером 7 x 3/16 дюйма контролирует высоту пламени. Предохранительный колпачок гасит пламя и предотвращает испарение топлива. Для лучшего пламени используйте топливо на метиловом спирте. Доступны сменные фитили. Резервуар вмещает 5 унций (150 мл) топлива. |
| Набор инструментов для резьбы по воску - Soft Grip Wax Carvers, набор из 10 | экземпляров Rio Grande | 700329 | Этот коробочный набор предлагает лучшие технологии резки и придания формы. Каждый из этих десяти высококачественных инструментов для резьбы по стальному воску имеет рукоятку, покрытую ПВХ 5/16 дюйма, которая обеспечивает надежный и удобный захват в течение нескольких часов работы, и все они имеют острые края для придания формы и тонкой детализации. Заточите или придайте каждому инструменту индивидуальную форму в соответствии с вашими потребностями. Эти инструменты обеспечивают исключительную прочность инструмента и превосходные результаты. Этот набор поставляется в откидном ящике с подкладкой из пенопласта. |
| Резиновая чаша для смешивания, 1 - 1/2 кварта. | Rio Grande | 702131 | Эта очень гибкая чаша из вулканизированной резины удобна в захвате, не испорчена шпателем и легко чистится. |
| Стакан Pyrex, 1,000 мл | Rio Grande | 335040 | Этот оригинальный стеклянный стакан Pyrex идеально подходит для удержания и нагрева облицовки бани, отличается прочностью и долговечностью. |
| Колба из нержавеющей стали Rio Premium, диаметр 2 - 1/2" | Rio Grande | 70201514 | Эта прочная колба из нержавеющей стали качества #304 устойчива к коррозии, долговечна в течение длительного срока службы и работает при экстремальных температурах без деформаций. |
| Керамический литейный тигель CAST/T, 450 г | Rio Grande | 705047 | Изготовленный специально для центробежной литейной машины CAST/T, этот тигель имеет наклонное основание, которое вставляется в шарнирный кронштейн в верхней части литейной машины. Таким образом, тигель идеально выровнен по центру кольца колбы, что обеспечивает безошибочную заливку. |
| Цифровые весы MyWeigh iBalance 300 | Rio Grande | 116850 | Эти весы используются для измерения веса жертвенной и литниковой системы для металла, который будет использоваться для центробежного литья. |
| Резиновое дно - основание кольца для колб CAST/T | Rio Grande | 705025 | Специально изготовленное для машины центробежного литья CAST/T, это резиновое основание подходит для всех типов колб Table King, создавая надежное, герметичное уплотнение на протяжении всего процесса инвестирования. Центральная стойка подходит для любого из типов восковых дисков для полной универсальности. |
| Скотч&рег; Цветная клейкая лента, 1 7/8" x 20 ярдов, синий | OfficeMax | 22353766 | Этот скотч используется для того, чтобы убедиться, что смесь гипса и воды полностью покрывает собранную жертвенную модель внутри колбы, позволяя использовать дополнительный материал выше высоты колбы |
| Вакуумная литейная машина - V.I.C. 12 Настольная машина для литья цельных и перфорированных колб с помощником Rio, 110-вольтовая | Rio Grande | 70511814 | Литейная машина V.I.C. 12 предлагает все последние технические инновации для эффективного и производительного вакуумного инвестирования и литья. Разработанная для удовлетворения требований средних литейных операций, эта машина оснащена мощным вакуумным насосом мощностью 1/2 л.с., 5 кубических футов в минуту для эффективного вакуумирования и превосходных результатов литья. V.I.C. 12 отливает маленькие или большие колбы. В комплект входит адаптерный стол, который подходит для стандартных сплошных колб высотой до 5 x 7 дюймов и установлен на резиновых ножках для устойчивости. |
| Печь для выжигания жертвенного рисунка -Эмалировочная печь Rio Model 1000 с девятью программами контроллера | Rio Grande | 703121 | Эмалировочная печь Rio имеет три предустановленные температуры обжига для эмалей и шесть, которые вы можете определить. Используйте эксклюзивный контроллер Rio для установки и поддержания температуры обжига. Идеально подходит для всех видов эмали, в том числе для высоких изделий. Включает в себя достаточно места для розжига и дверцу с удобной защелкой, которая не поцарапает эмаль при открытии и закрытии. Также подходит для металлической глины, стекла и керамики. Корпус из оцинкованной стали с высокотемпературным изолирующим огнеупорным кирпичом сохраняет их в прохладе. Элемент защищен в утопленном пазе. Включает инструкции для пользователя. |
| Smith Complete Little Torch Ацетиленовая и кислородная система | Rio Grande | 500030 | Получите все необходимое для оснащения вашего цеха для пайки и пайки. Используйте системы Little Torch для пайки золота<бр/> или серебра, пайки и литья. Выполняйте каждую работу по пайке и плавлению с уверенностью и легкостью! Эта система подходит ко всем насадкам Little Torch для плавления, пайки и больших паяльных работ и является основным продуктом для каждого ювелира. |
| Термостойкий защитный фартук | Rio Grande | 750160 | Специально разработанный фартук имеет 800 ° F (427 ° В) термостойкость. Его отражающее покрытие отталкивает брызги горячего металла и помогает изолировать владельца от жары. |
| Термостойкие перчатки | Radnor Rio Grande | 350050 | Эти гибкие, термостойкие перчатки идеально подходят для эмалированных работ, позволяя надежно захватывать даже небольшие щипцы. Синие кожаные перчатки с разрезом плеч изготовлены из жесткой воловьей кожи и обшиты хлопком и пенопластом, а также имеют усиленные крылья для большого пальца. |
| Платиновые паяльные стекла, #7 | Rio Grande | 113914 | Защитите себя и своих сотрудников при пайке платины. Удобные очки оснащены регулируемыми наушниками и линзами 52 мм из зеленого ИК-поликарбоната #7. Объектив #7 одобрен Платиновой гильдией. |
| Экономичные легкие клещи для колб | Rio Grande | 704026 | Изготовленные из гнутой стали, эти щипцы предназначены для работы с колбами диаметром 3-1/2 дюйма или меньше. Выемки под малым углом обеспечивают захват колб меньшего размера, а большая закругленная контурная область надежно удерживает колбы большего размера. |
| Сепарирующий ситовой ковш | Rio Grande | 201360 | диаметром 15 дюймов, глубиной 11 1/2 дюйма |
| - Econoline - 101701CB-A - Отдельно стоящие шкафы Ширина рабочего пространства (дюйм): 60 Глубина рабочего пространства (дюйм): 48 | MSC Industrial Supply Co. | 223818 | Ри-стоячие шкафы; Ширина рабочего пространства (дюймы): 60; Глубина рабочего пространства (дюймы): 48; Высота рабочего пространства (дюймы): 40; Потребность в воздухе: 12 кубических футов в минуту @ 80 фунтов на квадратный дюйм; Общая ширина шкафа (дюймы): 65; Максимальная глубина шкафа (дюйм): 86 |
| Johnson's Baby Oil Shea & Какао-масло | Wal-Mart | 260074132 | Это детское масло используется для удаления остатков поддерживающего материала для отливаемой жертвенной модели с помощью цифрового ультразвукового очистителя. |
| Немецкая 4-дюймовая пильная рама и комплект пильных полотен | Rio Grande | 110112 | Качественные, немецкие рамы являются нашими самыми популярными пильными рамами, и эта рама включает в себя набор образцов немецких пильных полотен Rio! Регулируемая пильная рама позволяет добиться желаемого натяжения лезвия. Глубина горловины составляет 102 мм (4 дюйма). Пильные диски имеют закругленные задние стенки, которые облегчают резку кривых и углов, и изготовлены из закаленной закаленной стали. |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.